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Physik Mechanik |
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| Riesenwellen |
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Wellen bilden sich aufgrund von verschiedenen Ursachen
Als Welle bzw. Oberflächenwelle bezeichnete man ursprünglich eine durch eine Störung hervorgerufene zeitliche und räumliche Änderung der Oberflächengestalt einer Flüssigkeitkeit. Die Bezeichnung "Welle" wird heute für alle zeitlichen und räumlichen Zustandsänderungen von physikalischen Grössen verwendet, deren Verhalten sich durch eine Wellengleichung (siehe Harmonische Schwingungen = Sinusschwingungen) beschreiben lässt. Es gibt akkustische Wellen, elektromagnetische Wellen , Gravitationswellen usw. Die Wasserwelle gehört zu den mechanischen Wellen.
Experimentell erzeugte Wellen, bei welchen von einem Erregerzentrum aus regelmässige Wellen ausgelöst werden, gleichen harmonischen Schwingen. Die Auslenkungen von harmonische Schwingungen folgen Sinus- oder Cosinusfunktionen.
Die Wellenform unterliegt zahlreichen Einflussfaktoren
Wellen, welche sich auf den Weltmeeren ausbreiten, werden von zahlreichen Einflussfaktoren gesteuert. Einflussfaktoren sind u.a. die Windstärke und - richtung, die Wassertiefe, die Topografie des Meeresbodens, die Stärke und Richtung von Meeresströmungen, der Salzgehalt, die Wassertemperatur, die Gezeitenkräfte und viele andere Faktoren mehr .
Wellen können sich überlagern, was ihre Eigenschaften verändert. Es gibt auch sogenannten innere Welle, deren Schwingungen durch äussere Einflüsse wie atmosphärische Störungen (u.a. Windstösse) ausgelöst werden.
Die Hauptursache für die Entstehung von Wasserwellen sind Winde, welche regelmässig aus einer Richtung wehenden Winde wie die Passatwinde. Auf einer von Wellen bewegten Meeresoberfläche sind Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen und Wellenhöhen unterwegs.
Auf der Meeresoberfächen erscheinen ab und zu zellenförmige Muster, welche von sehr kleinen Wellen, den stehenden zellularen Wellen, gebildet werden. Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich diese Wellenstrukturen in stabil geschichteten Flüssigkeitsoberflächen bilden. Die Zellen können verschiedene Formen und Grössen annehmen. In den Randgebieten dieser Zellen sinkt die Flüssigkeit ab und in deren zentralen Teilen steigt sie auf.
Die Flüssigkeitsbewegungen entstehen nicht durch eine thermischische Konvektion, sondern durch Schwingungen innerhalb des Wasserkörpers. Die Form der Zellen hängt von der vertikalen Geschwindigkeitsverteilung innerhalb der Wasserschicht ab. Diese stationäre Zirkulation erfolgt auf der gesamten Wasseroberfläche, welche von einem gleichartigen Zellmuster bedeckt ist. Die zellularen Wellen entstehen durch äussere Einflüsse wie u.a. Winde.
Wenn Wasser auf Festland trifft, spielen sich komplizierte Vorgänge ab. Bei der Fortpflanzung einer Welle kommt es u.a. zu Beugungen, Brechungen, Reflexionen und Refraktionen.
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Riesenwellen
Wellen mit grossen Wellenhöhen entstehen unter ganz bestimmten Voraussetzungen.
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| Winde wehen der Ausbreitungsrichtung der Wellen bzw. der Meeresströmung entgegen. |
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| Wellenzüge mit verschiedenen Ausbreitungsrichtungen und Wellenhöhen überlagern sich (= Interferenz). |
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| Heranrollende Wellenberge werden in sich verengenden Buchten höher. |
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| Tiefseebeben lösen Tsunamiwellen aus.
Die Tsunamiwellen entstehen durch Wasserverdrängung. |
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| Tsumamiwelle im Indischen Ozean vom 26. Dezember 2004 |
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| Explodierende Inselvulkane lösen Tsunamiwellen aus. Am 27. August 1883 explodierte der Vulkan Krakatau im Seegebiet zwischen Java und Sumatra. |
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| Monsterwellen (Kaventsman-Wellen) sind aussergewöhnlich hohe, einzelne Wasserwellen in Meeren, deren Ursachen bis heute noch nicht abschliessend geklärt ist. Die Wellenhöhe der von Beobachtern beschriebenen Monsterwellen übersteigt die mit Wellenfunktionen berechenbare maximal mögliche Wellenhöhe von sich überlagernden Wellen. Fachleute vermuten, dass die Monsterwelle mit zusätzlicher Energie beispielsweise von benachbarten Wellenbergen versorgt wird. Wellen mit Wellenhöhen über 19 m wurden bisher noch von keinem Messgerät aufgezeichnet.
Bei Monsterwellen nur ist nur das Oberflächenwasser beteiligt. |
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«Bedeutsame Wellenhöhe»
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Als Wellenhöhe wird der vertikale Abstand vom Wellenkamm einer Welle zum tiefsten Punkt im Wellental der nächsten Welle bezeichnet. Der Wert für eine «bedeutsame Wellenhöhe» (significant wave height) ergibt sich aus dem Mittelwert des höchsten Drittels von Wellenhöhen, welches ein Messinstrument aufgezeichnet hat. Dieses Ergebnis ist vergleichbar mit dem Eindruck, welcher ein Beobachter beim Durchlauf von 15 bis 20 gut geformten Wellen während einer Beobachtungsperiode von ungefähr 10 Minuten als Durchschnittswert wahrnehmen würde.
Die Wellenhöhe von «Monsterwellen» finden keine Aufnahme in die Rekordliste für «bedeutsame Wellenhöhen» der WMO. «Monsterwellen», welche sich nach Augenzeugenberichten weit über 20 m hoch auftürmen können, sind Einzelereignisse. Die Höhen dieser «Monsterwellen» wurden durch keine Messinstrumente aufgezeichnet. Die Auswertungen von Satellitenaufnahmen bestätigen allerdings die Bildung von vereinzelten «Monsterwellen». Monsterwellen entstehen unter ganz bestimmten Voraussetzungen bei der Überlagerung (Interferenz) von verschiedenen Wellenfronten.
Internationales Messnetz für Prognosen für die Wetterentwicklung auf den Weltmeeren
Die Messboje K5, welche die Rekordwelle aufgezeichnet hat, ist Teil eines Messsystems mit automatischen, maritimen Wetterstationen der britischen Wetterbehörde «UK Met Office». |
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